Лабник к первой лабораторной работе (pdf)

МИНИСТЕРСТВО ВИСШЕГО И СРЕДНЕГО СЙЕЙИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА н ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Утверждено Учебно-методнчееннм унраваеннем МЭИ Лабораторная работа М 1 по курсу ОСНОВЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ТЕПЛА И ПРОЦЕССОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ИСПЬПАНИЕ НЕПРЯМОтОЧНОГО ПОРШНЕВОГО ДЕТАНДЕРА С ВНУ'ГРЕННИМ ПРИВОДОМ КЛАПАНОВ (Продоллтнтельность лабораторного занятия — 4 часа, Домашняя работа — 2 часа) В настоящей работе проводится испытзине поршневою непрямогочного детзндерз с внутренним пряводом клапанов.

Определяется холодопронзводнтельность и число оборотов устзновкн, ее эффективность (Кид), хзрзктерные температуры. Сннмзется инднкзторизя диаграмма резльного процесса по времени. 9 Московский энергетический институт, 1981 г. А. В. Мартынов, А. В. Грачев Редактор Е Я. Соколов Лзборзторпзн работа № ! по курсу «Основы трзясформвция тепла и процессов охлзжденняэ ИСПЫТАНИЕ НЕПРЯМОТОЧНОГО ПОРШНЕВОГО ДЕТАНДЕРА С ВНУТРЕННИМ ПРИВОДОМ КЛАПАНОВ (Кафедре промышленных теплоэнергетическнх систем) Технический редактор Л. М. Кагкидввва.

Корректор О. В. Сивуяиова. ))ведение Процесс расширения газа в детандере (летандирование) является наиболее эффективным процессом получения холода. Детаидер — машина, предназначенная для охлаждения рабочего тела прн его расширении с отдачей внешней работы. Как правило, в детаидере осуществляется процесс адиабатного расширения газа, а получаемая прн этом работа отдается на вал генератора. Современные поршневые детандеры широко применяются в ожижнтельных, рефрижераторных, воздухоразделительиых (кислородных и азотных) и др.

установках. Детандеры подразделяются на два класса объемного н кинетического действии, В первых — энергия сжатого газа непосредственно преобразуется в работу, во вторых — сначала в кинетическую энергию, а затем в работу. В настоящее время наибольшее распространение из детандеров объемного действия находят поршневые детандеры, а из кинетического — турбодетандеры. В детандерах применяются различные способы торможения. Наиболее экономичен широко распространенный способ торможения асинхронным генератором с выработкой электроэнергии, возвращаемой в сеть. Менее распространен способ торможения газовыми или масляными тормозамн (в установках специального назначения и мнкроустановках). По движению потока газа поршневые детандеры подразделяются на прямоточные и непрямоточные. Поршневые детандеры имеют, как правило, впускные и выпускные клапаны, которые открываются принулительноот привода.

Привод бывает внешним н внутренним. Подппсзно к печати 2711-1983 г. Формат бумаги 60Х8«1!6. Печ. л, 0,75. Тираж 500. Заказ 3829, Типография МЭИ, Креспокзззрмеиная, 13 Уч..нзд. л. 0,6, Бесплатно. !. Назначение работы В настоящей работе испытывается поршневой нопрямоточный детандер с внутренним приводом клапанов. Целью работы является углубление знаний по разделу «Ожижение и замораживание газов». На основе проделанной работы осваивается пуск' и остановка машины.

Определяются характерные температуры, холодопрокзводительность, число оборотов, эффективность, степень отсечки и степень наполнения детандера. Н. Описание работы поршневого непрямоточного детандера с внутренним приводом клапанов Конструктивная схема цилиндра непрямоточного детандера, разработанного в МЭИ, показана на рис.

(, а. На рис. 1, б показаны фазы движения поршня детандера с последовательными положениями толкателей и клапанов. На рис, 2, а приведена теоретическая индикаторная диаграмма детандера в координатах р — г"(8), снимаемая походу поршня. На рис, 2, б показана реальная индикаторная диаграмма (ооциллограмма), снятая по времени.

При движении поршня 1 вверх (рис. (, б,.фаза !) впускной клапан 7 отврываетая с помощью пс!варуюмнвннопо толкателя 8, расположенного в поршне. Пря этом происходит впуск воздуха, сопровождземый мгновеннымповышениемдавления с рз до р, (рис, 2, процесс 6 — !). Затем при движении поршня 1 вниз происходит процесс наполнения цилиндра газом прн давлении р, (фаза П, процесс 1 — 2). Пластина впускного клапана 7 в процессе наполнения находится в поднятом положении, так как пружина б клапана значительно мягче пружины 14 толкателя. Степень наполнения определяется величиной свободного хода толкателя 8.

Расширение воздуха происходит при закрытых клапанах 7 0 11 (фаза Ш, процесс.2 — 3). При приближении поршня ч й М йЙ «яо «о» а йч Ф вв М! и а о > ~3 Ф аь$ н в в гя а ч а й ой «Р Ф ю и, о а йо Ф$ «он Ф й!" о"' -О. к кРайнемУ иижнемУ положению (пРи давлении Рв) откРывается выпускной клапан 11 с помощью втулки — упора 16, посредством тягк 1О, Давление понижается до Ро '(процесс 3;-4). Клапан 11 удерживается в открытом положении пружциой 16 прн выталкивании расширенного воздуха (фаза1т', процесс 4 — 5).

В точке 6 прн обратном движении поршня 1 выпускной клапан закрывается н происходит поджатне оставшегося воздуха (процесс 5 — 6). рне. 2, Икдпквторннн дннграммн ннкнв: а — по коду мормон; у— по вреченн Величина обратного поджатия воздуха регулируется изменением расстояния от втулки-упора 16 до подпружиненно. го упора 2. Пружины У и 14 должны быть более жесткими, чем соответственно пружины 6 н 13. Степень наполнения объема цнлзуисера определяется в рквн у е+рвр Е+а о 'в'н+ рвр рн+ увр 1+а где )'„, — объем газа, входящий в детандер; У„ — объем вредного пространства; У, — объем, описанный поршнем 'и'„= — г(дБ 0,785<РБ, 4 где где т~ т где )гв„,— показаниа РасходомеРа, мд1ч; у„„— удельный вес воздуха (при ро и 1„,„); л — число оборотов детандера, об/мин.

Ш. Основные параметры детандера Диаметр цйлиндра д,. мм Ход поршня з, мм Число обо(ротов е минуту и, обузами Давление ир, ватуске рь МПа 52 52 200 — 500 0,4 — 0,6 7 6 †диаме цилиндра детандера; Б — ход поршня; а = — д — относительный вредный объем (чу= ~в =0,08 — 0,1); Ъ Я а = — = — — степень отсечки. втс втс рн я Количество газа, кг/об, проходящего через детандер: бн= 1'.

у~-в+ )' у~-з — р.вте= =К,(ау, т+ау~ х — аув), (2) — удельный вес сжатого воздуха в процессе 1 — 2; 1 / ра тв = ув ( — ~ ' — удельный вес воздуха в конце процес- в — в( / са обратного поджатия (определяется нз уравнения адиабаты Р'рв=сопз1); твс тв = т„— ве — удельный вес воздуха при ре н 1,=1м Tв й= 1,4 †показате адиабаты для воздуха; рв †давлен обратного поджатия (определяется по индикаторной див~грамме„ снятой с осциллографа).

По опытным данным, полученным из зксперимента и по уравнению (2), находится степень отсечки детандера. Весовой расход газа через детвндер за один оборот определяется исходя из показаний расходомера: 6 н.бо Ю. Порядок проведения работы Категорически запрещается производить пуск и остановку машинам без наблюдения преподавателя или учебного мастера. Пуск детандера 1. Закрыть вентиль 1 на впускном трубопроводе перед машиной (рис, 3). Рнс. 3. Принципиальная схема установки; 1 — вентнль подача сжатого аоалуха; д 7 — вентили водачн воды„ .8 — пологревателгс Š— расходомер; б частотомер; б — осцнллограф; Š— концевой хололнльннн; Р— сепаратор, 10— вентиль 2.

Пустить воду на охлаждение манжет в поршневом уплотнении детандера (вентиль 2). Контроль за поступлением воды ведется визуально (по поступлению ее в сливную воронку). Давление чга выпуске рь М~Па Температура иа впуоке Ть К Рэсхогч воздуха бл, нма/и Ачкабатмый КПД Степень наполнения О,!1 293 6 — 40 0,65 — 0,71 0,25 — 0,4 3. Провернуть'от руки на 1 — 2 оборота кривошип детандера н убедиться в тома что нет помех движению поршня. 4. Открыть вентиль 7 для подачи воды в концевой холодильник 8. 5, Включить воздушный компрессор. Во время работы компрессора следить за сливом конденсата (нз сепаратора у), регулируя вентиль !О, 6.

Включить тормозной электродвигатель (генератор) на детандере. Включение производится с пульта управления. 7. Медленно подать сжатый воздух на детандер, открывая вентиль 1. Ч. Выполнение работы !. Проверить присоединение потенциометра и наличие льда и воды в сосуде Дьюара. 2. Установить с помощью впускного вентиля 1 постоянное давление воздуха перед детандером. 3. Включить осциллограф б и частотомер б. После 5— !О мнн работы подсоединить датчик давлении. Установить на осциллографе устойчивое изображение.

4. Включить электроподогреватель 8. Температура после электроподогревателя должна быть + 15 †+'С. 5. Произвести отсчеты по потенциометру и по расходомеру 4. Результат отсчетов записать в журнал наблюдений. 6. Отсчеты в пусковом режиме производить через 30 с (в этом режиме производить в основном замер температур на выпуске). 7. Отсчеты в установившемся режиме производить через 5 — 10 мин, 6. Определить число оборотов детаидера. 9, Зарисовать осциллограмму. И.

Журнал испытаний Конец 'т'И. Обработка результатов Начало Пускоаоа Размер аосте 1 замер а т. д.чее рез 30 с 2 ь й ма ~)о=О 61-О*.ь(ус — У, где с,=0,24 кяал/(кг град) — теплоемкость воздуха. 5. Определить весовой расход газа через детаидер за один оборот пуске Рь ь;т, бд = — кг/об. а 60 6. Определить эксергетический КПД детандера %= 1 ьс — ьсс где е„е„е„,— удельная зксергия воздуха соотзетствеинопри параметрах сжатого потока, холодного потока и окружающей среды; 1, — действительная работа детаидера, яДж/кг; ь1,ч — электромеханический КПД детандера (принимается 0,85 — 0,95), 7.